特許 7329726 部品搭載装置および部品搭載方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-10

(45)【発行日】2023-08-21

(54)【発明の名称】部品搭載装置および部品搭載方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/08 20060101AFI20230814BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20230814BHJP

【ＦＩ】

H05K13/08 Q

H05K13/04 M

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019082369

(22)【出願日】2019-04-24

(65)【公開番号】P2020181859

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-02-03

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 陽祐

【審査官】福島 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２２１１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５４０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの保持ノズルを有する搭載ヘッドを備え、前記保持ノズルで部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、
部品を一時的に仮置きする部品仮置ステージと、
前記保持ノズルに保持された部品を認識して少なくとも前記保持ノズルに対する前記部品の位置を検出する部品認識部と、
前記部品認識部で検出した部品の位置に基づいて前記搭載ヘッドを基板の上空へ移動させて位置決めする移動機構と、
前記部品認識部で検出した部品の位置に基づいて、前記部品の基板への搭載が可能かどうかを判断し、不可能であれば前記移動機構を制御して前記搭載ヘッドを前記部品仮置ステージの上空へ移動させて前記保持ノズルが保持する部品を前記部品仮置ステージに載置させる部品仮置部と、
前記部品仮置ステージ上の部品を上方から撮像して前記部品仮置ステージにおける部品の位置を検出する仮置部品認識部と、
前記仮置部品認識部で検出した部品の位置に基づいて前記移動機構を制御して前記搭載ヘッドが有する保持ノズルで前記部品仮置ステージ上の前記部品を保持させる制御部と、を備え、
前記部品仮置ステージは、光学特性の異なる複数の載置面を有する部品搭載装置。

【請求項2】

前記部品仮置部は部品もしくは部品の種類毎に予め定められたいずれかの前記載置面に部品を載置させる請求項１記載の部品搭載装置。

【請求項3】

前記部品仮置ステージは、明るさの異なる二つ以上の載置面を有する請求項２記載の部品搭載装置。

【請求項4】

前記部品仮置ステージは、光の反射率の異なる二つ以上の載置面を有する請求項２記載の部品搭載装置。

【請求項5】

前記部品仮置部は、前記基板への部品の搭載位置別、部品別、もしくは部品の種類別に定めた前記保持ノズルに対する前記部品の位置ずれの許容範囲を超えている場合はその部品の基板への搭載は不可能と判断する請求項１記載の部品搭載装置。

【請求項6】

前記許容範囲は、部品を基板に搭載したときにその部品を保持する保持ノズルが基板に搭載済みの別部品と干渉するおそれの無い範囲である請求項５記載の部品搭載装置。

【請求項7】

前記許容範囲は、部品を基板に搭載したときに前記搭載ヘッドもしくは部品を保持した保持ノズルが部品搭載装置の他の部材と干渉するおそれの無い範囲である請求項５記載の部品搭載装置。

【請求項8】

少なくとも１つの保持ノズルを有する搭載ヘッドを使用して部品を基板に搭載する部品搭載方法であって、
前記保持ノズルに保持された部品を認識して少なくとも前記保持ノズルに対する前記部品の位置を検出する部品保持位置検出工程と、
前記部品保持位置検出工程で検出した部品の位置に基づいて、前記部品の基板への搭載が可能かどうかを判断する搭載可否判断工程と、
搭載可能であれば、前記部品の位置に基づいて前記搭載ヘッドを基板の上空へ移動させて位置決めし、前記保持ノズルを下降させて前記部品を前記基板に搭載する部品搭載工程と、
搭載不可能であれば部品仮置ステージにその部品を載置する部品仮置工程と、
前記部品仮置ステージ上の部品を上方から撮像して前記部品仮置ステージにおける部品の位置を検出する仮置部品認識工程と、
前記仮置部品認識工程で検出した部品の位置に基づいて前記搭載ヘッドが有する保持ノズルで前記部品仮置ステージ上の前記部品を保持する部品再保持工程と、を含み、
前記部品仮置ステージは、光学特性の異なる複数の載置面を有する部品搭載方法。

【請求項9】

前記部品仮置工程において部品もしくは部品の種類毎に予め定められたいずれかの前記載置面に部品を載置する請求項８記載の部品搭載方法。

【請求項10】

前記部品仮置ステージは、明るさの異なる二つ以上の載置面を有する請求項９記載の部品搭載方法。

【請求項11】

前記部品仮置ステージは、光の反射率の異なる二つ以上の載置面を有する請求項９記載の部品搭載方法。

【請求項12】

前記搭載可否判断工程において、前記基板への部品の搭載位置別、部品別、もしくは部品の種類別に定めた前記保持ノズルに対する前記部品の位置ずれの許容範囲を超えている場合はその部品の基板への搭載は不可能と判断する請求項８記載の部品搭載方法。

【請求項13】

前記許容範囲は、部品を基板に搭載したときにその部品を保持する保持ノズルが基板に搭載済みの別部品と干渉するおそれの無い範囲である請求項１２記載の部品搭載方法。

【請求項14】

前記許容範囲は、部品を基板に搭載したときに前記搭載ヘッドもしくは部品を保持した保持ノズルが他の部材と干渉するおそれの無い範囲である請求項１２記載の部品搭載方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保持ノズルで部品を保持して基板に搭載する部品搭載装置および部品搭載方法に関する。

【背景技術】

【0002】

部品搭載装置は、テープフィーダなどの部品供給装置が供給する部品を搭載ヘッドが有する保持ノズルで保持して取り出し、基板の上空に移動させて位置決めした後に保持ノズルを下降させて基板に搭載する。部品搭載装置は、保持ノズルが部品を保持した位置が位置ずれした場合、搭載ヘッドの停止位置や保持ノズルの回転角度を補正して部品を基板に搭載する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、位置ずれした部品を基板に部品を搭載する際に、部品からはみ出した保持ノズルと基板上に搭載済みの先行装着部品が干渉するか否かをチェックして、干渉しない装着位置がある場合はそこに保持した部品を搭載し、干渉しない装着位置が無い場合は保持した部品を廃棄している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２４３８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、部品自体には不具合が無いににもかかわらず保持ノズルの位置ずれのために部品を廃棄しており、使用可能な部品を無駄に廃棄するという問題点があった。

【0005】

そこで本発明は、保持ノズルが保持する部品の位置ずれに応じて適切に部品を基板に搭載することができる部品搭載装置および部品搭載方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の部品搭載装置は、少なくとも１つの保持ノズルを有する搭載ヘッドを備え、前記保持ノズルで部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、部品を一時的に仮置きする部品仮置ステージと、前記保持ノズルに保持された部品を認識して少なくとも前記保持ノズルに対する前記部品の位置を検出する部品認識部と、前記部品認識部で検出した部品の位置に基づいて前記搭載ヘッドを基板の上空へ移動させて位置決めする移動機構と、前記部品認識部で検出した部品の位置に基づいて、前記部品の基板への搭載が可能かどうかを判断し、不可能であれば前記移動機構を制御して前記搭載ヘッドを前記部品仮置ステージの上空へ移動させて前記保持ノズルが保持する部品を前記部品仮置ステージに載置させる部品仮置部と、前記部品仮置ステージ上の部品を上方から撮像して前記部品仮置ステージにおける部品の位置を検出する仮置部品認識部と、前記仮置部品認識部で検出した部品の位置に基づいて前記移動機構を制御して前記搭載ヘッドが有する保持ノズルで前記部品仮置ステージ上の前記部品を保持させる制御部と、を備え、前記部品仮置ステージは、光学特性の異なる複数の載置面を有する。

【0007】

本発明の部品搭載方法は、少なくとも１つの保持ノズルを有する搭載ヘッドを使用して部品を基板に搭載する部品搭載方法であって、前記保持ノズルに保持された部品を認識して少なくとも前記保持ノズルに対する前記部品の位置を検出する部品保持位置検出工程と、前記部品保持位置検出工程で検出した部品の位置に基づいて、前記部品の基板への搭載が可能かどうかを判断する搭載可否判断工程と、搭載可能であれば、前記部品の位置に基づいて前記搭載ヘッドを基板の上空へ移動させて位置決めし、前記保持ノズルを下降させて前記部品を前記基板に搭載する部品搭載工程と、搭載不可能であれば部品仮置ステージにその部品を載置する部品仮置工程と、前記部品仮置ステージ上の部品を上方から撮像して前記部品仮置ステージにおける部品の位置を検出する仮置部品認識工程と、前記仮置部品認識工程で検出した部品の位置に基づいて前記搭載ヘッドが有する保持ノズルで前記部品仮置ステージ上の前記部品を保持する部品再保持工程と、を含み、前記部品仮置ステージは、光学特性の異なる複数の載置面を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、保持ノズルが保持する部品の位置ずれに応じて適切に部品を基板に搭載することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の構成を示す平面図

【図2】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドの構成説明図

【図3】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える部品仮置きステージの平面図

【図4】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図

【図5】本発明の一実施の形態の部品搭載装置で使用される搭載部品データの例を示す図

【図6】本発明の一実施の形態の部品搭載装置において搭載される部品の位置ずれ許容範囲を説明する図

【図7】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える部品認識カメラが撮像した部品認識画像の例を示す図

【図8】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えるヘッドカメラが撮像した仮置認識画像の例を示す図

【図9】本発明の一実施の形態の部品搭載方法のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品搭載装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品搭載装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

【0011】

まず図１、２を参照して、部品搭載装置１の構成を説明する。図１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に設置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬入された基板３をＸ方向へ搬送し、以下に説明する搭載ヘッドによる搭載作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品搭載作業が完了した基板３を下流側に搬出する。搭載作業位置における基板搬送機構２の上方には、金属等の鋼材で形成された平板状の押え板２ａが配置されている。搭載作業位置に搬送された基板３は、基板保持部２ｂによって持ち上げられて、上面の側部が押え板２ａの下面に押し当てられて保持される。

【0012】

基板搬送機構２の両側方には、それぞれ部品供給部４が設置されている。両方の部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ方向に並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品Ｄを格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、搭載ヘッドが部品をピックアップする部品取出し位置に部品を供給する。また、一方の部品供給部４には、部品Ｄを整列して保持するトレイ６を部品取出し位置に供給するトレイフィーダ７が装着されている。

【0013】

図１において、基台１ａの上面におけるＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル８が配置されている。Ｙ軸テーブル８には、同様にリニア機構を備えたビーム９がＹ方向に移動自在に結合されている。ビーム９には、搭載ヘッド１０がＸ方向に移動自在に装着されている。

【0014】

図２において、搭載ヘッド１０は、昇降駆動機構を有する複数（ここでは４つ）の装着ユニット１０ａを備えている。装着ユニット１０ａのそれぞれの下端部にはノズルホルダ１０ｂが配置されており、ノズルホルダ１０ｂの下部には部品Ｄを真空吸着して保持する保持ノズル１１が装着されている。各装着ユニット１０ａは、昇降駆動機構を駆動することにより、保持ノズル１１を昇降させる（矢印ａ）。保持ノズル１１は、鍔部１１ａの下方から部品Ｄを吸着する吸引管１１ｂが突出して設けられている。保持ノズル１１には、保持する部品Ｄの大きさや形状などに応じて吸引管１１ｂのノズル径や形状などが異なる複数の種類が用意されており、基板３に搭載する部品Ｄに適合する保持ノズル１１が搭載ヘッド１０に装着される。

【0015】

図１において、Ｙ軸テーブル８およびビーム９は、搭載ヘッド１０を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる移動機構１２を構成する。移動機構１２および搭載ヘッド１０は、部品供給部４に装着されているテープフィーダ５およびトレイフィーダ７の部品取出し位置に供給される部品Ｄを保持ノズル１１によってピックアップし、基板搬送機構２に保持された基板３の搭載位置に移送して装着する部品搭載作業を実行する。部品搭載作業において搭載ヘッド１０は、部品供給部４の上方に移動し、各保持ノズル１１で所定の部品Ｄをそれぞれピックアップし、基板３の上方に移動し、各保持ノズル１１が保持する部品Ｄをそれぞれの搭載位置に装着する一連のターンを繰り返す。

【0016】

図１において、ビーム９には、ビーム９の下面側に位置して搭載ヘッド１０とともに一体的に移動するヘッドカメラ１３が装着されている。搭載ヘッド１０が移動することにより、ヘッドカメラ１３は基板搬送機構２の装着作業位置に位置決めされた基板３の上方に移動して、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像する。また、ヘッドカメラ１３は、後述する部品仮置ステージ１５の上方に移動して、部品仮置ステージ１５に仮置きされた部品Ｄを上方から撮像する。撮像結果は制御部２０（図４参照）に送信されて、認識処理部２１（図４参照）によって基板３の位置、部品仮置ステージ１５における部品Ｄの位置が認識される。

【0017】

図１において、部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１４および部品仮置ステージ１５が設置されている。部品認識カメラ１４は、部品供給部４から部品Ｄを取り出した搭載ヘッド１０が部品認識カメラ１４の上方に位置した際に、保持ノズル１１に保持された部品Ｄを下方から撮像する。撮像結果は制御部２０に送信されて、認識処理部２１によって保持ノズル１１に保持された部品Ｄの位置が認識される。搭載ヘッド１０による部品Ｄの基板３への部品搭載作業では、ヘッドカメラ１３による基板３の認識結果と部品認識カメラ１４による部品Ｄの認識結果とを加味して搭載位置の補正が行われる。

【0018】

図１において、部品仮置ステージ１５には、後述するように搭載ヘッド１０が部品供給部４からピックアップした部品Ｄのうち、保持ノズル１１に対する部品Ｄの位置ずれなどが所定の条件を満たさない部品Ｄが一時的に仮置きされる。部品搭載装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１６が設置されている。タッチパネル１６は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品搭載装置１の操作を行う。

【0019】

次に図３を参照して、部品仮置ステージ１５の詳細について説明する。部品仮置ステージ１５には、光の反射率が低くて暗い第１の載置面１５ａと光の反射率が高くて明るい第２の載置面１５ｂが形成されている。すなわち、部品仮置ステージ１５は、明るさや光の反射率などの光学特性の異なる複数（二つ以上）の載置面（第１の載置面１５ａ，第２の載置面１５ｂ）を有している。部品Ｄを仮置きする場合、光の反射率が高くて明るい部品Ｄ１は第２の載置面１５ｂに載置され、光の反射率が低くて暗い部品Ｄ２は第１の載置面１５ａに載置される。

【0020】

このように、仮置きされる部品Ｄ１，Ｄ２は、部品Ｄ１，Ｄ２と載置面（第１の載置面１５ａ，第２の載置面１５ｂ）との光学特性の差（コントラストなど）が大きくなる方の載置面に載置される。これにより、光学特性が異なる複数の種類の部品Ｄ１，Ｄ２がある場合であっても、ヘッドカメラ１３の撮像画像より部品仮置ステージ１５における部品Ｄ１，Ｄ２の位置を容易に認識することができる。なお、部品仮置ステージ１５は、ＬＥＤ等の照明を備えて光学特性を変更することができる１つの光学特性可変の載置面で構成してもよい。その場合、光学特性可変の載置面は、仮置きされる部品Ｄとの光学特性の差が大きくなるように光学特性を変化させる。

【0021】

次に図４を参照して、部品搭載装置１の制御系の構成について説明する。部品搭載装置１が備える制御部２０には、基板搬送機構２、部品供給部４、搭載ヘッド１０、移動機構１２、ヘッドカメラ１３、部品認識カメラ１４、タッチパネル１６が接続されている。制御部２０は、認識処理部２１、部品仮置部２２、部品再保持部２３、搭載制御部２４、生産データ記憶部２５を備えている。生産データ記憶部２５は記憶装置であり、部品Ｄを基板３に装着する際に参照される部品Ｄの部品名（種類）、搭載位置（ＸＹ座標）などを含む搭載部品データ２５ａを記憶する。

【0022】

ここで図５を参照して、搭載部品データ２５ａの例について説明する。搭載部品データ２５ａには、基板３に装着される部品Ｄを特定する部品番号３０毎に、部品名３１、搭載位置３２、載置位置３３、位置ずれ許容範囲３４などが含まれている。部品名３１は、部品の種類（抵抗、容量、インダクタンス、ＬＥＤ、ＬＳＩなど）、特性値（抵抗値、容量値など）などの部品の種別を特定する情報である。

【0023】

搭載位置３２は、基板３における部品Ｄの搭載位置（Ｘ座標３２ｘ，Ｙ座標３２ｙ）である。載置位置３３は、部品Ｄを部品仮置ステージ１５に仮置きする際の載置面（第１の載置面１５ａ，第２の載置面１５ｂ）を特定する情報である。載置位置３３が「１」は第１の載置面１５ａに仮置きすることを、「２」は第２の載置面１５ｂに仮置きすることを示している。載置位置３３は、部品Ｄの色など光学特性に基づいて決められる。この例では、載置位置３３は部品毎（部品番号３０）に設定されているが、部品の種類毎（部品名３１）に設定するようにしてもよい。

【0024】

位置ずれ許容範囲３４は、部品供給部４から部品Ｄを取り出した保持ノズル１１が保持する部品Ｄを、部品仮置ステージ１５に仮置きさせて再保持するか否かを判断する際の基準となる情報である。位置ずれ許容範囲３４は、Ｘ方向許容範囲３４ｘとＹ方向許容範囲３４ｙを含んでいる。Ｘ方向許容範囲３４ｘとＹ方向許容範囲３４ｙには、それぞれプラス方向の許容範囲とマイナス方向の許容範囲が含まれている。

【0025】

保持位置ずれは、保持ノズル１１が部品Ｄを保持する際の目標位置からのずれ量である。位置ずれ許容範囲３４は、保持ノズル１１が部品Ｄを保持できなかったり、基板３に正常に装着できなかったりする保持位置ずれの限界範囲よりは小さい。位置ずれ許容範囲３４が「－」は、その方向の許容範囲が限界範囲より小さくて、仮置きするか否かの判断を行う必要が無いことを示している。

【0026】

ここで図６を参照して、位置ずれ許容範囲３４の詳細について説明する。図６は、搭載作業位置に位置決めされた基板３の押え板２ａの近傍を示している。基板３には、押え板２ａに隣接して比較的大きな部品Ｄ３が搭載され、部品Ｄ３に隣接して小型の部品Ｄ４が搭載される。以下、図５に示す部品番号３０に対応して、部品番号３０が「３」の部品Ｄを部品Ｄ３のように略記する。部品Ｄ３は、基板３におけるＸＹ座標（Ｘ３，Ｙ３）に搭載される。部品Ｄ４は、基板３におけるＸＹ座標（Ｘ４，Ｙ４）に搭載される。

【0027】

部品Ｄ３の吸着目標位置Ｃｐ３は、部品Ｄ３の中央に設定されている。図６に示すように保持ノズル１１の吸引管１１ｂが吸着目標位置Ｃｐ３からＹ方向に保持位置ずれΔＹ１だけずれた位置Ａを吸着した場合は、搭載制御部２４は搭載位置を補正して、ＸＹ座標（Ｘ３，Ｙ３＋ΔＹ１）に吸引管１１ｂの中心が位置するように部品Ｄ３を基板３に搭載する。これにより、保持位置ずれΔＹ１が補正される。ところで、部品Ｄ３を基板３に搭載する際の保持ノズル１１の鍔部１１ａの高さは、押え板２ａに干渉する高さにある。保持位置ずれΔＹ１の場合、部品Ｄ３を基板３に搭載する保持ノズル１１の鍔部１１ａと押え板２ａの間隔は間隔ΔＹ２まで接近する。

【0028】

保持位置ずれΔＹ１がこれ以上に大きくなると鍔部１１ａが押え板２ａと干渉するおそれがあるため、その状態で部品Ｄ３を基板３に搭載させることはできず、部品Ｄ３を部品仮置ステージ１５に仮置きさせて保持位置を補正する必要がある。そこで、位置ずれ許容範囲３４（許容範囲）は、部品Ｄ３を基板３に搭載したときに部品Ｄ３を保持した保持ノズル１１が部品搭載装置１の他の部材（押え板２ａ）と干渉するおそれの無い範囲に設定される。部品Ｄ３は、Ｙ方向のマイナス方向に保持位置ずれしても保持ノズル１１と干渉するものは無い。そこで、部品Ｄ３の位置ずれ許容範囲３４は、プラス方向のＹ方向許容範囲３４ｙが「Ｅ１」と設定されている他は、「－」が設定されている。

【0029】

なお、隣接する部品Ｄ４は部品Ｄ３の後に基板３に搭載されるため、部品Ｄ３の位置ずれ許容範囲３４には、部品Ｄ４の存在は考慮されない。すなわち、位置ずれ許容範囲３４（許容範囲）は、部品Ｄ３，Ｄ４の搭載順番を考慮して設定される。また、部品Ｄ３の搭載位置３２が押え板２ａから離れている場合は、保持ノズル１１と押え板２ａの干渉を考慮する必要は無い。すなわち、位置ずれ許容範囲３４は、基板３への部品Ｄ３の搭載位置３２を考慮して設定される。例えば、部品Ｄ３と部品名３１が同じ「Ｍ２８」である部品Ｄ６は、周囲に干渉する部材が無いため、位置ずれ許容範囲３４は全て「－」が設定されている。

【0030】

また、部品Ｄ３の搭載位置３２が押え板２ａに近接している場合でも、部品Ｄ３の高さが高い場合は保持ノズル１１が押え板２ａと干渉しない場合もある。すなわち、位置ずれ許容範囲３４は、基板３に搭載される部品Ｄ３の高さを考慮して設定される。その他に、ノズルホルダ１０ｂが押え板２ａに干渉する場合や、搭載ヘッド１０が他の部材と干渉する場合もある。位置ずれ許容範囲３４は、これらの条件を考慮して決定される。すなわち、位置ずれ許容範囲３４は、部品Ｄ３を基板３に搭載したときに搭載ヘッド１０が部品搭載装置１の他の部材と干渉するおそれの無い範囲に設定される。

【0031】

図６において、部品Ｄ４の吸着目標位置Ｃｐ４は、部品Ｄ４の中央に設定されている。保持ノズル１１の吸引管１１ｂが吸着目標位置Ｃｐ４からＸ方向に保持位置ずれΔＸ１だけずれた位置Ｂを吸着した場合は、搭載制御部２４はＸＹ座標（Ｘ４＋ΔＸ１，Ｙ４）に吸引管１１ｂの中心が位置するように補正して、部品Ｄ４を基板３に搭載する。この時、吸引管１１ｂは搭載済みの部品Ｄ３に間隔ΔＸ２まで接近する。これ以上に保持位置ずれΔＸ１が大きくなると吸引管１１ｂが部品Ｄ３と干渉するおそれがあるため、部品仮置ステージ１５に仮置きさせて保持位置を補正する必要がある。

【0032】

そこで、位置ずれ許容範囲３４（許容範囲）は、部品Ｄ４を基板３に搭載したときにその部品Ｄ４を保持する保持ノズル１１が基板３に搭載済みの別部品Ｄ３と干渉するおそれの無い範囲に設定される。部品Ｄ４の位置ずれ許容範囲３４はプラス方向のＸ方向許容範囲３４ｘが「Ｅ２」と設定されている他は、「－」が設定されている。部品Ｄ４と部品名３１が同じ「Ｃ３６１」である部品Ｄ８は、Ｘ方向のマイナス方向にも隣接する部品Ｄがあり、Ｘ方向許容範囲３４ｘのプラス方向に「Ｅ２」、マイナス方向に「－Ｅ２」が設定されている。このように、位置ずれ許容範囲３４は、基板３への部品Ｄの搭載位置３２別、部品（部品番号３０）別、もしくは部品Ｄの種類（部品名３１）別に定められている。

【0033】

図４において、認識処理部２１は、部品認識カメラ１４が撮像した保持ノズル１１に保持された部品Ｄの撮像結果に基づいて、保持ノズル１１に対する部品Ｄの位置を検出する。また、認識処理部２１は、ヘッドカメラ１３が撮像した部品仮置ステージ１５に載置された部品Ｄの撮像結果に基づいて、部品仮置ステージ１５における部品Ｄの位置を検出する。

【0034】

ここで図７を参照して、部品認識カメラ１４が撮像して認識処理部２１によって認識処理された保持ノズル１１に保持された部品Ｄ３の部品認識画像１４ａについて説明する。部品認識画像１４ａには、Ｘ方向の中心線１４ｘとＹ方向の中心線１４ｙが重ねて表示されている。Ｘ方向の中心線１４ｘとＹ方向の中心線１４ｙの交点が、部品認識画像１４ａの中心１４ｃである。部品認識カメラ１４の取り付け位置と保持ノズル１１の停止位置は、部品認識画像１４ａの中心１４ｃと保持ノズル１１の吸引管１１ｂの中心Ｃｎとが一致するように調整されている。

【0035】

認識処理部２１は、部品認識画像１４ａの部品Ｄ３の外形から部品Ｄ３の中心Ｃｄを検出する。中心Ｃｄが、本来の吸着目標位置Ｃｐ３である。さらに、認識処理部２１は、部品認識画像１４ａの中心１４ｃからの部品Ｄ３の中心Ｃｄの位置を保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）として算出する。このように、部品認識カメラ１４と認識処理部２１は、保持ノズル１１に保持された部品Ｄ３を認識して保持ノズル１１に対する部品Ｄの位置（保持位置ずれ）を検出する部品認識部２６（図４）構成する。

【0036】

次に図８を参照して、ヘッドカメラ１３が撮像して認識処理部２１によって認識処理された部品仮置ステージ１５に載置された部品Ｄ３の仮置認識画像１３ａについて説明する。搭載部品データ２５ａに含まれる部品Ｄ３の載置位置３３は「１」であり、部品Ｄ３は部品仮置ステージ１５の第１の載置面１５ａに載置されている。仮置認識画像１３ａには、Ｘ方向の中心線１３ｘとＹ方向の中心線１３ｙが重ねて表示されている。Ｘ方向の中心線１３ｘとＹ方向の中心線１３ｙの交点が、仮置認識画像１３ａの中心１３ｃである。

【0037】

認識処理部２１は、仮置認識画像１３ａの部品Ｄ３の外形から部品Ｄ３の吸着目標位置Ｃｐ３を検出する。さらに、認識処理部２１は、仮置認識画像１３ａの中心１３ｃからの吸着目標位置Ｃｐ３の位置を再保持位置（Ｘｎ，Ｙｎ）として算出する。このように、ヘッドカメラ１３と認識処理部２１は、部品仮置ステージ１５上の部品Ｄ３を上方から撮像して部品仮置ステージ１５における部品Ｄ３の位置（再保持位置）を検出する仮置部品認識部２７（図４）を構成する。

【0038】

図４において、部品仮置部２２は、部品認識部２６で検出した部品Ｄの位置（保持位置ずれ）に基づいて、部品Ｄの基板３への搭載が可能かどうかを判断する。具体的には、部品仮置部２２は、保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）が搭載部品データ２５ａに含まれる部品Ｄの位置ずれ許容範囲３４を超えるか否かを判断する。部品仮置部２２は、保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）が位置ずれ許容範囲３４を超えている場合、その部品Ｄの基板３への搭載は不可能と判断する。部品仮置部２２は、部品Ｄの基板３への搭載が不可能であれば移動機構１２を制御して、搭載ヘッド１０を部品仮置ステージ１５の上空へ移動させて保持ノズル１１が保持する部品Ｄを部品仮置ステージ１５に載置させる。

【0039】

部品仮置部２２は、部品Ｄを部品仮置ステージ１５に載置させる際に、部品Ｄもしくは部品Ｄの種類毎に予め定められた搭載部品データ２５ａに含まれる載置位置３３に基づいて、第１の載置面１５ａまたは第２の載置面１５ｂのいずれかの載置面に部品Ｄを載置させる。部品再保持部２３は、仮置部品認識部２７で検出した部品Ｄの位置（再保持位置）に基づいて移動機構１２を制御して、搭載ヘッド１０が有する保持ノズル１１で部品仮置ステージ１５上の部品Ｄを保持させる。なお、部品仮置ステージ１５上の部品Ｄを保持する保持ノズル１１は、その部品Ｄを部品仮置ステージ１５に載置した保持ノズル１１と同じである必要はない。

【0040】

図４において、搭載制御部２４は、搭載ヘッド１０と移動機構１２を制御して、保持ノズル１１によって部品供給部４に供給される部品Ｄを取り出し、基板３に装着させる部品搭載作業を実行させる。その際、搭載制御部２４は、部品仮置部２２が保持ノズル１１が保持する部品Ｄの基板３への搭載が可能と判断した場合は、部品認識部２６で検出した保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）に基づいて搭載位置を補正して基板３に搭載させる。すなわち、移動機構１２は、部品認識部２６で検出した部品Ｄの位置（保持位置ずれ）に基づいて搭載ヘッド１０を基板３の上空へ移動させて位置決めする。

【0041】

次に図９のフローに沿って、図５～図８を参照しながら部品Ｄを基板３に搭載する部品搭載方法について説明する。以下は、図５の搭載部品データ２５ａに含まれる部品Ｄ３を基板３に搭載する例で説明する。図９において、まず、移動機構１２は搭載ヘッド１０を部品Ｄ３を供給する部品供給部４の上方に移動させ、保持ノズル１１によって部品Ｄ３を取り出して保持させる（ＳＴ１：部品保持工程）。次いで移動機構１２は、搭載ヘッド１０を部品認識カメラ１４の上方に移動させる。次いで、部品認識部２６は、保持ノズル１１に保持された部品Ｄ３を認識して保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）（保持ノズル１１に対する部品Ｄ３の位置）を検出する（ＳＴ２：部品保持位置検出工程）（図７参照）。

【0042】

次いで部品仮置部２２は、部品保持位置検出工程（ＳＴ２）で検出した部品Ｄ３の位置に基づいて、部品Ｄ３の基板３への搭載が可能かどうかを判断する（ＳＴ３：搭載可否判断工程）。具体的には、部品仮置部２２は、検出された保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）が搭載部品データ２５ａに含まれる部品Ｄ３の位置ずれ許容範囲３４の範囲内の場合は搭載可能と判断し、範囲外の場合は搭載不可能と判断する。すなわち、搭載可否判断工程（ＳＴ３）において、基板３への部品Ｄ３の搭載位置別、部品別、もしくは部品Ｄ３の種類別に定めた保持ノズル１１に対する部品Ｄ３の位置ずれの許容範囲（位置ずれ許容範囲３４）を超えている場合は、その部品Ｄ３の基板３への搭載は不可能と判断される。

【0043】

搭載可能であれば（ＳＴ３においてＹｅｓ）、移動機構１２は、部品Ｄ３の位置に基づいて搭載ヘッド１０を基板３の上空へ移動させて位置決めし、保持ノズル１１を下降させて部品Ｄ３を基板３に搭載させる（ＳＴ４：部品搭載工程）。すなわち、移動機構１２は、保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）に基づいて位置補正して、部品Ｄ３を搭載位置（Ｘ３，Ｙ３）に搭載させる（図６参照）。搭載不可能であれば（ＳＴ３においてＮｏ）、部品仮置部２２は、部品仮置ステージ１５にその部品Ｄ３を載置させる（ＳＴ５：部品仮置工程）。

【0044】

その際、部品仮置部２２は、搭載部品データ２５ａに含まれる部品Ｄ３の載置位置３３（「１」）に基づいて、第１の載置面１５ａに部品Ｄ３を載置させる。すなわち、部品仮置工程（ＳＴ５）において、部品もしくは部品の種類毎に予め定められたいずれかの載置面（第１の載置面１５ａ、第２の載置面１５ｂ）に部品Ｄ３を載置する。

【0045】

次いで、仮置部品認識部２７は、部品仮置ステージ１５上の部品Ｄ３を上方から撮像して、再保持位置（Ｘｎ，Ｙｎ）（部品仮置ステージ１５における部品Ｄ３の位置）を検出する（ＳＴ６：仮置部品認識工程）（図８参照）。次いで部品再保持部２３は移動機構１２を制御して、仮置部品認識工程（ＳＴ６）で検出した部品Ｄ３の位置に基づいて、搭載ヘッド１０が有する保持ノズル１１で部品仮置ステージ１５上の部品Ｄ３を保持させる（ＳＴ７：部品再保持工程）。具体的には、部品再保持部２３は、再保持位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を吸着目標位置Ｃｐ３として、保持ノズル１１の吸引管１１ｂの中心が再保持位置（Ｘｎ，Ｙｎ）となるように部品Ｄ３を保持させる。

【0046】

次いで部品搭載工程（ＳＴ４）が実行されて、部品Ｄ３が基板３に搭載される。その際、移動機構１２は、位置補正することなく部品Ｄ３を搭載位置（Ｘ３，Ｙ３）に搭載させる。なお、要求される搭載位置の精度が高い場合は、部品搭載工程（ＳＴ４）の前に部品保持位置検出工程（ＳＴ２）を実行して、検出された保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）に基づいて位置補正して部品Ｄ３を搭載位置（Ｘ３，Ｙ３）に搭載するようにしてもよい。

【0047】

このように、保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）があっても隣接する搭載済みの部品Ｄなどと干渉しないと判断すると（ＳＴ３においてＹｅｓ）、そのまま部品Ｄ３を基板３に搭載している（ＳＴ４）。これにより、搭載作業効率の低下を防止することができる。

【0048】

また、そのまま搭載すると隣接する部品Ｄなどと干渉すると判断すると（ＳＴ３においＮｏ）、その部品Ｄ３を廃棄せずに部品仮置ステージ１５に仮置きし（ＳＴ５）、再保持位置（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出した後（ＳＴ６）保持ノズル１１で再保持して（ＳＴ７）基板３に搭載している（ＳＴ４）。これにより、他との干渉および無駄な部品Ｄ３の廃棄を防止することができる。このことは、発光特性が近い複数のＬＥＤグループを予め準備して同一基板に搭載する場合など、同じ種類の部品Ｄであっても代替ができないような場合に特に有効である。

【0049】

上記説明したように、本実施の形態の部品搭載装置１は、部品Ｄを仮置きする部品仮置ステージ１５と、保持ノズル１１に保持された部品Ｄを認識して少なくとも保持ノズル１１に対する部品Ｄの位置を検出する部品認識部２６と、検出した部品Ｄの位置に基づいて搭載ヘッド１０を基板３の上空に位置決めする移動機構１２と、を備えている。

【0050】

さらに、部品搭載装置１は、検出した部品Ｄの位置に基づいて部品Ｄの搭載が可能かどうかを判断し、不可能であれば保持ノズル１１が保持する部品Ｄを部品仮置ステージ１５に載置させる部品仮置部２２と、部品仮置ステージ１５上の部品Ｄを撮像して部品仮置ステージ１５における部品Ｄの位置を検出する仮置部品認識部２７と、仮置部品認識部２７で検出した部品Ｄの位置に基づいて保持ノズル１１で部品仮置ステージ１５上の部品Ｄを保持させる部品再保持部２３と、を備えている。これによって、保持ノズル１１が保持する部品Ｄの位置ずれに応じて適切に部品Ｄを基板３に搭載することができる。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明の部品搭載装置および部品搭載方法は、保持ノズルが保持する部品の位置ずれに応じて適切に部品を基板に搭載することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0052】

１ 部品搭載装置
３ 基板
１０ 搭載ヘッド
１１ 保持ノズル
１２ 移動機構
１５ 部品仮置ステージ
１５ａ 第１の載置面
１５ｂ 第２の載置面
２６ 部品認識部
２７ 仮置部品認識部
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】